RU2755646C1 - Device for setting, adjusting and forming the dynamic state of a vibrating technological machine and a method for its implementation - Google Patents

Device for setting, adjusting and forming the dynamic state of a vibrating technological machine and a method for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2755646C1
RU2755646C1 RU2020134703A RU2020134703A RU2755646C1 RU 2755646 C1 RU2755646 C1 RU 2755646C1 RU 2020134703 A RU2020134703 A RU 2020134703A RU 2020134703 A RU2020134703 A RU 2020134703A RU 2755646 C1 RU2755646 C1 RU 2755646C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vibration
elastic
adjusting
dynamic state
dynamic
Prior art date
Application number
RU2020134703A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Викторович Елисеев
Сергей Константинович Каргапольцев
Роман Сергеевич Большаков
Андрей Владимирович Елисеев
Куанг Чык Выонг
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС)
Priority to RU2020134703A priority Critical patent/RU2755646C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2755646C1 publication Critical patent/RU2755646C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/02Vibration-testing by means of a shake table

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.SUBSTANCE: device for setting, adjusting and forming the dynamic state of a vibrating technological machine contains a support surface, a compressor, a vibrator, and an elastic element. Lever elements are located on both sides of the desktop. The elastic-damping blocks are located in the case. The controlled chokes are controlled by two control units. The method reveals the creation and regulation of the device desktop with the vibration. The vibrations of the desktop are regulated by changing the pressure in the pneumatic cylinders and the rigid elastic-damping blocks connected to them. Information is obtained by means of vibration sensors.EFFECT: technical result is the possibility of adjusting the dynamic state of the vibrating technological machine by adjusting the parameters of the elastic lever structure.2 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к вибрационной технике и может быть применено при совершенствовании вибрационных технологических машин различного назначения.The proposed invention relates to vibration technology and can be used to improve vibration technological machines for various purposes.

Вибрационные технологии, особенно в последние годы, получили широкое распространение в горнодобывающих отраслях промышленности, химических производствах, строительной индустрии, предприятиях металлургии и машиностроения. Особенное внимание уделяется технологиям и оборудованию для обработки сложных изделий в вибрирующей рабочей среде, обеспечивающей ударные и вибрационные взаимодействия гранулированных и сыпучих смесей с поверхностями изделий. Вибрационные взаимодействия рабочей среды, взаимодействия с поверхностями деталей, проявляют эффекты упрочнения механических свойств и другие эффекты модификации свойств поверхностей, что обеспечивает надежность и долговечность работы деталей в условиях интенсивного динамического нагружения.Vibration technologies, especially in recent years, have become widespread in the mining industries, chemical industries, the construction industry, metallurgy and mechanical engineering enterprises. Particular attention is paid to technologies and equipment for processing complex products in a vibrating working environment that provides shock and vibration interactions of granular and free-flowing mixtures with the surfaces of products. Vibration interactions of the working environment, interactions with the surfaces of parts, exhibit the effects of strengthening the mechanical properties and other effects of modifying the properties of surfaces, which ensures the reliability and durability of the parts in conditions of intense dynamic loading.

Во многих случаях основным узлом в технологических вибрационных комплексах является вибростенд, совершающий однонаправленные колебательные движения гармонической формы или более сложных видов, что достигается усложнением и созданием управляемых средств возбуждения вибрационных полей.In many cases, the main unit in technological vibration complexes is a vibration stand that performs unidirectional vibrational movements of a harmonic form or more complex types, which is achieved by complicating and creating controlled means for exciting vibration fields.

Наибольшее распространение в реализации технологических процессов получили вибростенды с одной и двумя степенями свободы, хотя в специальных случаях используются и более сложные вибростенды, создающие пространственные вибрации.The most widespread in the implementation of technological processes are vibration stands with one and two degrees of freedom, although in special cases more complex vibration stands are used that create spatial vibrations.

Вопросам динамических взаимодействий сыпучих средств с вибрирующими поверхностями уделяется достаточно серьезное внимание, что нашло отражение в работах Бабичева А.П., Блехмана И.И., Гончаревича Н.Ф. и др.; особенности учета неудерживающего характера связей в контактах рабочей среды с поверхностями рабочих органов вибрационных технологических машин нашли отражение в работах отечественных специалистов [1 - 3].The issues of dynamic interactions of bulk media with vibrating surfaces are given serious attention, which was reflected in the works of A.P. Babichev, I.I.Blekhman, N.F. Goncharevich. and etc.; the peculiarities of taking into account the non-holding nature of the bonds in the contacts of the working medium with the surfaces of the working bodies of vibration technological machines were reflected in the works of domestic specialists [1 - 3].

Многообразие задач вибрационных технологий инициировало разработки соответствующих технических средств в виде вибрационных стендов, вибропитателей, вибрационных грохотов и других средств, каждое из которых предопределило определенные возможности формирования вибрационных полей рабочих органов машин, а также и реализации определенных режимов движения рабочих органов, в том числе, условия поддержания устойчивости рабочих режимов и их корректировки.The variety of tasks of vibration technologies initiated the development of appropriate technical means in the form of vibration stands, vibrating feeders, vibrating screens and other means, each of which predetermined certain possibilities for the formation of vibration fields of the working bodies of machines, as well as the implementation of certain modes of movement of working bodies, including conditions maintaining the stability of operating modes and adjusting them.

Во многих случаях вибрационные технологические машины, особенно на стадиях ее проектирования, предварительных исследований, расчета, создания и эксплуатации рассматриваются как механические колебательные системы с одной или несколькими степенями свободы, в которых рабочий орган в виде протяженного твердого тела, совершает соответствующие движения (по одной, двум, трем или более координатам). Создаваемые вибрационные технологические комплексы содержат в своей структуре упругие и массоинерционные элементы, диссипативные устройства, а также механизмы и устройства, реализующие функции дополнительных динамических связей.In many cases, vibratory technological machines, especially at the stages of its design, preliminary research, calculation, creation and operation, are considered as mechanical oscillatory systems with one or several degrees of freedom, in which the working body in the form of an extended solid body performs the corresponding movements (one at a time, two, three or more coordinates). The created vibrational technological complexes contain in their structure elastic and mass-inertial elements, dissipative devices, as well as mechanisms and devices that implement the functions of additional dynamic links.

Такие динамические связи обеспечивают целостность структуры вибростенда, возможности настройки, корректировки и формирования динамических состояний, в том числе и возможностей управления параметрами технологического комплекса в ручном, полу- или автоматическом режимах.Such dynamic connections ensure the integrity of the shaker structure, the possibility of setting, adjusting and forming dynamic states, including the ability to control the parameters of the technological complex in manual, semi- or automatic modes.

Возможности адаптации вибростенда к условиям технологических регламентов требуют соответствующих подходов и учета возможностей расширения функций взаимодействия с рабочими средами или объектами.The possibilities of adapting the shaker to the conditions of technological regulations require appropriate approaches and taking into account the possibilities of expanding the functions of interaction with working environments or objects.

В этом плане большой интерес вызывает расширение возможностей вибрационных машин в плане реализации различных режимов работы, которые достигаются формированием распределения амплитуд колебаний точек рабочего органа или возможностями формирования структуры и особенностей вибрационного поля рабочих органов.In this regard, it is of great interest to expand the capabilities of vibration machines in terms of the implementation of various modes of operation, which are achieved by the formation of the distribution of the vibration amplitudes of the points of the working body or the possibilities of forming the structure and features of the vibration field of the working bodies.

В этом направлении имеется ряд разработок, в которых заложены определенные возможности расширения функционального набора вибрационных стендов, ориентированных на реализации технологических процессов взаимодействия рабочих гранулированных сред с обрабатываемыми изделиями.In this direction, there is a number of developments, which contain certain possibilities for expanding the functional set of vibration stands, focused on the implementation of technological processes of interaction of working granular media with processed products.

В процессе патентного поиска выявлен ряд изобретений аналогов.In the course of the patent search, a number of analogous inventions were identified.

Известен способ [Елисеев С.В., Елисеев А.В., Большаков Р.С., Выонг К.Ч., Миронов А.С., Николаев А.В. «Способ изменения и настройки динамического состояния вибрационной технологической машины и устройство для его осуществления», 2710314, МПК В06В 1/14, приоритет 25.12.2019], включающий возбуждение колебаний рабочего органа вибрационной технологической машины и регистрацию смещений координат движения вибрационной технологической машины. Согласно первому изобретению регистрируют амплитуды колебаний крайних точек вибрационной машины, полученная с датчиков контроля динамического состояния информация поступает в блок управления, регулируют соотношение между этими амплитудами до получения режима их синхронной работы по двум координатам, причем регулируют соотношение путем изменения приведенной жесткости системы. Устройство для реализации способа настройки и изменения динамического состояния технологической машины состоит из рабочего органа, упругих связей, шарнирно прикрепленных к рабочему органу и опорной поверхности, а также блока управления и датчиков контроля вибрационного состояния рабочего органа. Согласно второму изобретению устройство снабжено дополнительными связями в виде двух рычажных механизмов, которые содержат попарно шарнирно соединенные стержни, снабженные в месте соединения стержней каждой пары пригрузом, и зубчатые секторы, установленные на нижних концах стержней, расположенных внизу, при этом зубчатые секторы связаны с зубчатыми блоками и тормозными колодками, взаимодействующими с цилиндрическими поверхностями зубчатых блоков для влияния на движение зубчатых секторов.The known method [Eliseev SV, Eliseev AV, Bolshakov RS, Vyong K.Ch., Mironov AS, Nikolaev AV. "Method for changing and adjusting the dynamic state of a vibration technological machine and a device for its implementation", 2710314, IPC V06V 1/14, priority 12/25/2019], including excitation of vibrations of the working body of a vibration technological machine and registration of displacements of the coordinates of movement of the vibration technological machine. According to the first invention, the vibration amplitudes of the extreme points of the vibration machine are recorded, the information received from the dynamic state control sensors is fed to the control unit, the ratio between these amplitudes is adjusted until a mode of their synchronous operation in two coordinates is obtained, and the ratio is adjusted by changing the reduced rigidity of the system. The device for implementing the method of adjusting and changing the dynamic state of a technological machine consists of a working body, elastic links pivotally attached to the working body and the supporting surface, as well as a control unit and sensors for monitoring the vibration state of the working body. According to the second invention, the device is provided with additional links in the form of two lever mechanisms, which contain pivotally connected rods in pairs, provided at the junction of the rods of each pair with a surcharge, and toothed sectors installed on the lower ends of the rods located at the bottom, while the toothed sectors are connected to the toothed blocks and brake pads interacting with the cylindrical surfaces of the gear blocks to influence the movement of the gear sectors.

Недостатками данного изобретения являются сложность конструкции и системы управления динамическим состоянием вибрационной машины.The disadvantages of this invention are the complexity of the design and control system for the dynamic state of the vibration machine.

Известна полезная модель [Скрипка Д.О. «Вибрационная установка», 95574, МПК В22С 15/00, приоритет 10.07.2007], представляющее собой вибрационную установку включает раму, установленную на опоре, и вибровозбудитель колебаний с электродвигателем, отличающаяся тем, что в качестве рамы используют металлический блок-каркас с резиновой прокладкой по его краям, обшитый стальным тонколистовым прокатом и выполненный в форме параллелепипеда, при этом вибровозбудитель колебаний выполнен в виде рабочей машины с валом, имеющим измененный центр тяжести и установленным на подшипниках скольжения, причем вал рабочей машины и электродвигатель связаны между собой муфтой и жестко закреплены через опоры к пластине из железа через резиновую прокладку к каркасу рамы.Known useful model [Violin D.O. "Vibration installation", 95574, IPC В22С 15/00, priority 10.07.2007], which is a vibration installation includes a frame mounted on a support, and a vibration exciter with an electric motor, characterized in that a metal block frame with a rubber a gasket along its edges, sheathed with steel thin-sheet rolled and made in the form of a parallelepiped, while the vibration exciter is made in the form of a working machine with a shaft having a changed center of gravity and mounted on sliding bearings, and the shaft of the working machine and the electric motor are interconnected by a coupling and rigidly fixed through the supports to the iron plate through the rubber gasket to the frame frame.

Недостатки представленного аналога: отсутствие математического описания работы вибрационной машины и средств регулирования динамического состояния.Disadvantages of the presented analogue: the lack of a mathematical description of the operation of the vibration machine and the means for regulating the dynamic state.

За прототип принимается вибрационная машина [Румянцев Ю.С., Ананьин И.К., Галяпин Д.В., Конюхова М.Н. «Вибрационная машина», 153829, МПК В24В 31/06, приоритет 10.08.2015], содержащая основание в виде нижней рамы, на которой смонтированы электродвигатель привода дебалансов, стойки для крепления промежуточных подшипниковых опор и упругих опор в виде пневмобаллонов, и верхнюю подвижную раму, предназначенную для установки контейнеров для обрабатываемых деталей, на которой смонтированы валы дебалансов, соединенные с валами привода через гибкие муфты, при этом верхняя подвижная рама связана с нижней рамой через упругие пневмоопоры, стойки которых связаны с пневмосистемой, содержащей амортизаторы, отличающаяся тем, что пневмосистема разветвлена на две независимые одинаковые по составу элементов линии, каждая из которых включает последовательно связанные между собой реле давления, пневмоклапан и регулятор уровня верхней подвижной рамы, содержащий рычаг, при этом рычаги упомянутых регуляторов уровня присоединены к верхней подвижной раме, каждый со своей стороны, а входы регуляторов связаны с пневмосистемой.A vibration machine is taken as a prototype [Rumyantsev YS, Ananin IK, Galyapin DV, Konyukhova MN. "Vibration machine", 153829, IPC В24В 31/06, priority 08/10/2015], containing a base in the form of a lower frame on which an electric motor of the unbalance drive is mounted, stands for fastening intermediate bearing supports and elastic supports in the form of pneumatic bellows, and an upper movable frame , designed for the installation of containers for workpieces, on which the unbalance shafts are mounted, connected to the drive shafts through flexible couplings, while the upper movable frame is connected to the lower frame through elastic pneumatic supports, the struts of which are connected to the pneumatic system containing shock absorbers, characterized in that the pneumatic system is branched into two independent lines of the same composition, each of which includes a pressure switch, a pneumatic valve and a level regulator of the upper movable frame, containing a lever, each of which includes a series-connected level regulator of the upper movable frame, while the levers of the said level adjusters are connected to the upper movable frame, each on its side, and regulator inputs are connected to mon the euro system.

К основным недостаткам прототипа можно отнести отсутствие детализированного математического описания работы вибрационной машины и внимания к вращательной составляющей движения.The main disadvantages of the prototype include the lack of a detailed mathematical description of the operation of the vibration machine and attention to the rotational component of the movement.

Задачей предлагаемого изобретения является настройка динамического состояния вибрационной технологической машины при помощи регулирования параметров упругой-рычажной структуры.The objective of the present invention is to adjust the dynamic state of the vibrating technological machine by adjusting the parameters of the elastic-lever structure.

Устройство настройки, коррекции и формирования динамического состояния вибрационной технологической машины, включающее опорную поверхность, компрессор, вибратор, рабочий стол, упругий элемент, отличающийся тем, что дополнительно вводятся рычажные элементы с обеих сторон рабочего стола, упругодемпферные блоки, расположенные в корпусе, содержащие два блока управления, при помощи которых регулируются управляемые дроссели.A device for adjusting, correcting and forming the dynamic state of a vibration technological machine, including a support surface, a compressor, a vibrator, a work table, an elastic element, characterized in that lever elements are additionally introduced on both sides of the work table, elastic damping blocks located in the housing containing two blocks controls, with the help of which controlled chokes are regulated.

Способ настройки, коррекции, формирования и управления динамическим состоянием вибрационной технологической машины, включающий создание и регулирование вибрацией рабочего стола по п. 1, отличающийся тем, что колебания рабочего стола регулируют изменением давления в пневмобаллонах и соединенных с ними жестких упруго-демпферных блоках по информации, полученной при помощи вибродатчиков.A method for setting, correcting, forming and controlling the dynamic state of a vibration technological machine, including the creation and regulation of the vibration of the working table according to claim 1, characterized in that the vibrations of the working table are regulated by changing the pressure in the pneumatic bellows and the rigid elastic-damping blocks connected to them according to the information, obtained with the help of vibration sensors.

Суть изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показана принципиальная схема вибрационной технологической машины с дополнительными связями при реализации специфических режимов, содержащая опорную поверхность 1, жесткие стержни 2, 17, 18, 23, направляющие стержни 3, 16, упруго-кордные элементы 5, 15, управляемые дроссели 6, 7, 10, 11, 12, демпфирующие пневмоблоки 8, 9, пневмокомпрессор 13, упругие элементы 19, 24, вибродатчики 20, 22, рабочий орган 21, блоки обработки информации и управления 4, 14.FIG. 1 shows a schematic diagram of a vibrating technological machine with additional connections in the implementation of specific modes, containing a support surface 1, rigid rods 2, 17, 18, 23, guide rods 3, 16, elastic-cord elements 5, 15, controlled throttles 6, 7, 10, 11, 12, damping pneumatic blocks 8, 9, pneumatic compressor 13, elastic elements 19, 24, vibration sensors 20, 22, working body 21, information processing and control units 4, 14.

На фиг. 2 представлена расчетная схема технологической вибрационной машины, принципиальная схема которой приведена на фиг. 1.FIG. 2 shows a design diagram of a technological vibration machine, a schematic diagram of which is shown in FIG. 1.

На фиг. 3 приведена структурная математическая модель (структурная схема) исходной механической колебательной системы по фиг. 2.FIG. 3 shows a structural mathematical model (block diagram) of the original mechanical oscillatory system according to FIG. 2.

На фиг. 4 представлены Возможные варианты форм распределения отношения амплитуд колебаний точек рабочего органа (структуры вибрационных полей).FIG. 4 shows the Possible variants of the distribution forms of the ratio of the vibration amplitudes of the points of the working body (the structure of the vibration fields).

Изобретение работает следующим образом.The invention works as follows.

Предлагаемое изобретение осуществляется механической колебательной системой, состоящей из рабочего органа в виде протяженного твердого тела 16, обладающего массой М и моментом инерции J, опирающегося на упругие элементы (пружина) 19, 24, контактирующие с опорной поверхностью 1. Параллельно упругим элементам 19, 24 введены дополнительные рычажную связи, состоящие из жестких стержней 2, 17, 18, 23 с длинами

Figure 00000001
и
Figure 00000002
и создающие внутренний настроечный контур, получаемый соединением через направляющие стержни 3, 16 с системой пневмоблоков, которые состоят из упруго-кордных элементов 5 и 15, связанных с демпфирующими (жесткими) пневмоблоками 8, 9, создающими жесткую опору для деформационных движений этих элементов по горизонтальным направлениям. Образованное последовательными соединениями пневмоблоков структурное образование обладает возможностями формирования приведенных жесткостных свойств при использовании дросселей 6, 7, 10, 11, 12. Компрессор 13 через систему дросселей обеспечивает необходимый уровень давления в пневмоблоках и, тем самым, и их упругие характеристики.The proposed invention is carried out by a mechanical oscillating system, consisting of a working body in the form of an extended solid body 16, having a mass M and a moment of inertia J, resting on elastic elements (spring) 19, 24 contacting with the support surface 1. Parallel to the elastic elements 19, 24 introduced additional linkage, consisting of rigid rods 2, 17, 18, 23 with lengths
Figure 00000001
and
Figure 00000002
and creating an internal tuning contour obtained by connecting through the guide rods 3, 16 with a system of pneumatic blocks, which consist of elastic-cord elements 5 and 15 connected with damping (rigid) pneumatic blocks 8, 9, creating a rigid support for the deformation movements of these elements along the horizontal directions. The structural formation formed by serial connections of pneumatic blocks has the ability to form the reduced stiffness properties when using throttles 6, 7, 10, 11, 12. Compressor 13 through a system of throttles provides the required pressure level in the pneumatic blocks and, thereby, their elastic characteristics.

Для обеспечения взаимодействия элементов системы, положение которой контролируется датчиками 20, 22, предусматривается передача информации в блоки управления 4, 14 через соответствующие коммуникация. Через блоки управления 4, 14 идет также регулирование работы дросселей лепесткового типа, что позволяет в ручном режиме, используя показания датчиков, выходить на желаемые режимы работы. При необходимости такая работа может быть реализована на основе микропроцессора. Особенность предлагаемого подхода заключается в использовании особенностей динамического взаимодействия элементов системы, ее динамических связей, которые позволяют формировать необходимые эффекты связанностей колебаний по координатам у1, у2 в определенных частотных диапазонах, что достигается через варьирование динамической жесткости, создаваемой управляемыми пневмоблоками в рамках простой системы на основе компрессора.To ensure the interaction of the elements of the system, the position of which is monitored by the sensors 20, 22, the transfer of information to the control units 4, 14 through the corresponding communication is provided. Through the control units 4, 14, the operation of the petal-type chokes is also regulated, which allows in manual mode, using the readings of the sensors, to reach the desired operating modes. If necessary, such work can be implemented on the basis of a microprocessor. The peculiarity of the proposed approach lies in the use of the features of the dynamic interaction of the elements of the system, its dynamic connections, which allow the formation of the necessary effects of coupling of vibrations along the coordinates y 1 , y 2 in certain frequency ranges, which is achieved through varying the dynamic stiffness created by controlled pneumatic blocks within a simple system on the basis of the compressor.

Теоретическое обоснованиеTheoretical justification

Принципиальная схема вибрационной технологической машины (фиг. 1) может быть интерпретирована механической колебательной системой с двумя степенями свободы, как показано на фиг. 2. Предполагается, что твердое тело массой М и моментом инерции J, опирающееся на пружины с жесткостями k1 и k2, отражает свойства рабочего органа. Система обладает линейными свойствами всех составляющих элементов и совершает малые колебания относительно положения статического равновесия. Движение системы рассматриваются в координатах у1, у2 и y0, ϕ, где у1 - является смещением точки А1, у2 - смещение точки В1, у0 - смещение центра масс, расположенного в т. О; ϕ - угол поворота твердого тела (М, J) относительно горизонтали.The schematic diagram of a vibrating technological machine (Fig. 1) can be interpreted by a mechanical vibrating system with two degrees of freedom, as shown in Fig. 2. It is assumed that a rigid body with mass M and moment of inertia J, resting on springs with stiffness k 1 and k 2 , reflects the properties of the working body. The system possesses linear properties of all constituent elements and performs small oscillations relative to the position of static equilibrium. Movement system considered in the coordinates y 1, y 2 and y 0, φ, where 1 - is the offset of the point A 1, y 2 - V 1 point offset, y 0 - displacement of the center of mass located at t O;. ϕ is the angle of rotation of the rigid body (M, J) relative to the horizontal.

Центр масс (т. О, фиг. 1) расположен на расстоянии

Figure 00000003
и
Figure 00000004
от тт. А1, В1 соответственно. Внешнее воздействие, создающие колебания рабочего органа (твердого тела М, J) приложено в т. Е на расстоянии
Figure 00000005
от центра масс (т. О). Точки А1 и А0, также как тт. В1, В0 соединены двухстержневыми структурами рычажного типа с длинами
Figure 00000006
для обеспечения движение тт. А и В, которые связаны с работой упругих элементов с приведенными коэффициентами жесткости, kpr1, kpr2. Прижимы одним концом связаны с тт. А и В соответственно, а другие - упираются в вертикально стоящие ограничитель. Расчетная схема носит условный характер, что создает возможности аналитических расчетов; более сложная интерпретация системы приводится на фиг. 1. Приведенные жесткости упругих элементов kpr1, kpr2 отображаются достаточно сложные взаимодействие пневмоблоков, упругих и диссипативных типов, что, в существенной мере, зависит от параметров дросселей, соединяющих пневмоблоки, объемов устройств и давления воздуха, создаваемого специальным компрессором. При выводе уравнения движения используется упрощенный подход.The center of mass (point O, Fig. 1) is located at a distance
Figure 00000003
and
Figure 00000004
from vols. A 1 , B 1, respectively. External influence creating vibrations of the working body (solid M, J) is applied at point E at a distance
Figure 00000005
from the center of mass (m. O). Points A 1 and A 0 , as well as vols. B 1 , B 0 are connected by double-rod structures of lever type with lengths
Figure 00000006
to ensure the movement of vols. A and B, which are associated with the work of elastic elements with reduced stiffness coefficients, k pr1 , k pr2 . The clamps are connected at one end with vt. A and B, respectively, while others rest against a vertically standing limiter. The design scheme is conditional, which creates the possibility of analytical calculations; a more complex interpretation of the system is shown in FIG. 1. The reduced stiffness of the elastic elements k pr1 , k pr2 shows a rather complex interaction of pneumatic blocks, elastic and dissipative types, which, to a significant extent, depends on the parameters of the throttles connecting the pneumatic blocks, the volume of devices and the air pressure created by a special compressor. A simplified approach is used to derive the equation of motion.

Для вывода дифференциальных уравнений системы во временной области для схемы на фиг. 2 используется формализм Лагранжа [4].To derive the differential equations of the system in the time domain for the circuit of FIG. 2 uses the Lagrange formalism [4].

Запишем выражения для кинетической и потенциальной энергии, что составитLet us write expressions for kinetic and potential energy, which will be

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

В выкладках используются следующие соотношения:The calculations use the following ratios:

Figure 00000009
Figure 00000009

I. Система дифференциальных уравнений движения в координатах у1, у2 принимает вид:I. The system of differential equations of motion in coordinates y 1 , y 2 takes the form:

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Полученная система уравнений (4), (5) может быть представлена в операторном виде после интегральных преобразований Лапласа при нулевых начальных условиях [4]:The resulting system of equations (4), (5) can be represented in operator form after integral Laplace transforms with zero initial conditions [4]:

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

где р=jω - комплексная переменная

Figure 00000014
значок «-» над переменной означает ее изображение по Лапласу [4].where p = jω is a complex variable
Figure 00000014
the “-” sign above a variable means its Laplace image [4].

На основе дифференциальных уравнений (6), (7) в операторной форме может быть построена структурная математическая модель исходной системы, приведенной на фиг. 2.On the basis of differential equations (6), (7) in operator form, a structural mathematical model of the original system shown in Fig. 2.

Структурная математическая модель представляет собой структурную схему эквивалентной в динамическом отношении системы автоматического управления. Структурная модель представлена на фиг. 3 и состоит из двух парциальных блоков, соединенных между собой звеном, отражающим массо-инерционные динамические связи, характерные для механических колебательных систем, содержащих в своем составе твердые тела, совершающие плоские колебания, как сумму поступательных вертикальных и угловых вибрационных движений.The structural mathematical model is a structural diagram of a dynamically equivalent automatic control system. The structural model is shown in FIG. 3 and consists of two partial blocks, interconnected by a link reflecting mass-inertial dynamic links, characteristic of mechanical vibrational systems containing rigid bodies that perform plane vibrations, as the sum of translational vertical and angular vibrational motions.

II. Структурная математическая модель позволяет получить передаточные функции системы. Физический смысл этих понятий связан с оценкой динамической податливости смещения координат от частоты возмущения при приложении его в заданной точке на определенной частоте. Графическое представление такой зависимости называется амплитудно-частотной характеристикой системы (АЧХ); аналитические выражения для передаточных функций системы имеют вид:II. The structural mathematical model makes it possible to obtain the transfer functions of the system. The physical meaning of these concepts is associated with the assessment of the dynamic compliance of the displacement of coordinates from the frequency of the disturbance when it is applied at a given point at a certain frequency. A graphical representation of this relationship is called the system's frequency response (AFC); analytical expressions for the transfer functions of the system are:

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

где

Figure 00000017
where
Figure 00000017

- является частотным характеристическим уравнением.- is the frequency response equation.

Из уравнения (10) следует, что система имеет две частоты собственных колебаний. Кроме частот собственных колебаний принимаются во внимание парциальные частоты, что составляет по первому блоку:It follows from equation (10) that the system has two natural frequencies. In addition to natural frequencies, partial frequencies are taken into account, which is, according to the first block:

Figure 00000018
Figure 00000018

по второму парциальному блоку:for the second partial block:

Figure 00000019
Figure 00000019

Значение парциальных частот могут использоваться в оценке динамических свойств систем и возможностей использования в формировании динамических состояний рабочего органа.The value of partial frequencies can be used in assessing the dynamic properties of systems and the possibilities of using it in the formation of dynamic states of the working body.

III. В оценке динамических состояний существенное значение имеют также значения частот динамического гашения колебаний. Специфика изобретения заключается в том, что динамическое состояние системы в координатах

Figure 00000020
и
Figure 00000021
формируются под одновременным действием двух силовых факторов
Figure 00000022
и
Figure 00000023
приложенных на входах первого и второго парциальных блоков, соответственно, как показано на структурной схеме (фиг. 3).III. In assessing dynamic states, the values of the frequencies of dynamic damping of oscillations are also essential. The specificity of the invention lies in the fact that the dynamic state of the system in coordinates
Figure 00000020
and
Figure 00000021
are formed under the simultaneous action of two force factors
Figure 00000022
and
Figure 00000023
applied at the inputs of the first and second partial blocks, respectively, as shown in the block diagram (Fig. 3).

Значения частот динамического гашения колебаний определяются выражениями:The values of the frequencies of dynamic vibration damping are determined by the expressions:

Figure 00000024
Figure 00000024

Figure 00000025
Figure 00000025

Эффекты динамического гашения в анализе динамических состояний рабочего органа системы имеют особое значение, поскольку «обнуление» координат

Figure 00000026
или
Figure 00000027
связано с возникновением так называемых узлов колебаний или локальных центров вращения рабочего органа относительно центра вращения. Если, например,
Figure 00000028
то твердое тело на частоте динамического гашения будет совершать угловые колебания относительно т.
Figure 00000029
тогда амплитуда колебаний точек твердого тела примет линейное распределение, поскольку
Figure 00000030
Аналогичная ситуация возникает при динамическом гашении колебаний по координате
Figure 00000031
когда
Figure 00000032
The effects of dynamic damping in the analysis of the dynamic states of the working body of the system are of particular importance, since the "zeroing" of the coordinates
Figure 00000026
or
Figure 00000027
associated with the emergence of the so-called vibration nodes or local centers of rotation of the working body relative to the center of rotation. If, for example,
Figure 00000028
then the rigid body at the frequency of dynamic damping will perform angular oscillations relative to m.
Figure 00000029
then the vibration amplitude of the points of the rigid body takes on a linear distribution, since
Figure 00000030
A similar situation arises with dynamic damping of oscillations along the coordinate
Figure 00000031
when
Figure 00000032

IV. Авторами изобретения предлагается оригинальный подход для обобщенной оценки возможностей проявления динамических состояний других видов, что расширяет представление о возможностях построения структуры вибрационных полей и ее адаптации под регламенты технологического процесса.IV. The authors of the invention propose an original approach for a generalized assessment of the possibilities of manifestation of dynamic states of other types, which expands the understanding of the possibilities of constructing the structure of vibration fields and its adaptation to the regulations of the technological process.

Вводится понятие передаточной функции не системы, а передаточной функции межпарциальных связей. Вводимое понятие отражает особенности формирования динамических рычажных связей, создаваемых колебаниями рабочего органа и оцениваемых отношением

Figure 00000033
; в дальнейших расчетах принимается, чтоThe concept of the transfer function is introduced not for the system, but for the transfer function of interpartial connections. The concept introduced reflects the features of the formation of dynamic linkages created by vibrations of the working body and estimated by the ratio
Figure 00000033
; in further calculations it is assumed that

Figure 00000034
Figure 00000034

Передаточная функция межпарциальных связей также имеет амплитудно-частотную характеристику, но ее физическое содержание будет иным по сравнению с АЧХ системы.The transfer function of interpartial connections also has an amplitude-frequency characteristic, but its physical content will be different in comparison with the frequency response of the system.

В рассматриваемом случае передаточная функция межпарциальных связей имеет вид:In the case under consideration, the transfer function of interpartial connections has the form:

Figure 00000035
Figure 00000035

Полученное выражение (15) учитывает формы и особенности взаимодействия элементов расчетной схемы (фиг. 2), которая отображает лишь основные свойства исходного технического объекта, имеющего в своем составе ряд структурных образований, построенных на использовании системы пневмоблоков, которые могут объединяться соответствующим набором задействованных регулируемых дросселей; при этом система имеет возможности регулирования давления в пневмоблоках, что, в целом, создает достаточно большой потенциал решений, которые могут быть применены для построения рациональных технологических решений.The resulting expression (15) takes into account the forms and features of the interaction of the elements of the design scheme (Fig. 2), which reflects only the main properties of the original technical object, which includes a number of structural formations built on the use of a system of pneumatic blocks, which can be combined with a corresponding set of involved adjustable throttles ; at the same time, the system has the ability to regulate the pressure in the pneumatic blocks, which, in general, creates a sufficiently large potential for solutions that can be used to build rational technological solutions.

Ниже рассматривается технология построения математических моделей, отражающих возможности выбора стратегии и тактики управления динамическими состояниями, отображаемыми передаточными функциями межпарциальных связей (или коэффициентов связанности движения по координатам

Figure 00000036
).Below we consider the technology of constructing mathematical models that reflect the possibilities of choosing a strategy and tactics for managing dynamic states displayed by the transfer functions of interpartial relations (or coefficients of connectivity of motion along coordinates
Figure 00000036
).

Специфические режимы динамических состояний.Specific modes of dynamic states.

1. Если при использовании выражение (16) исследуется режим, когда W12(p)=1, то можно найти частоту колебаний, при которой такой режим реализуется. В этом случае:1. If, when using expression (16), the mode is investigated when W 12 (p) = 1, then it is possible to find the oscillation frequency at which such a mode is realized. In this case:

Figure 00000037
Figure 00000037

тогдаthen

Figure 00000038
Figure 00000038

При частоте ωI, определенной из (18), рабочий орган будет совершать поступательное вертикальные колебания; при этом угловые колебания «обнуляются». Если этот эффект объяснять, привлекая понятие о центре колебаний, то можно утверждать, что такая точка находится за пределами рабочего органа на продолжении линии рабочего органа параллельно опорной поверхности).At the frequency ω I determined from (18), the working body will perform translational vertical oscillations; in this case, the angular vibrations are "zeroed". If this effect is explained using the concept of the center of vibrations, then it can be argued that such a point is outside the working body on the continuation of the working body line parallel to the supporting surface).

2. Для случая W12(p)=-1 используются выражения (16) можно получить, что:2. For the case W 12 (p) = - 1, expressions (16) are used, we can obtain that:

Figure 00000039
Figure 00000039

В случае W12(p)=-1 центр колебаний находится посредине рабочего органа (твердого тела); при этом совершаются только угловые колебания (вертикальные поступательные колебания отсутствуют). Отношение амплитуд колебании точек твердого тела отражает ту особенность движения рабочего органа, которая заключается только в симметричных угловых колебаниях относительно центра колебаний при отсутствии вертикальных колебательных движениях.In the case of W 12 (p) = - 1, the vibration center is located in the middle of the working body (solid); in this case, only angular vibrations are performed (there are no vertical translational vibrations). The ratio of the oscillation amplitudes of the points of a rigid body reflects that feature of the movement of the working body, which consists only in symmetric angular oscillations relative to the center of oscillations in the absence of vertical oscillatory movements.

3. Изменяя параметры (имеются в виду массо-инерционные параметры системы М, J; упругие свойства k1, kpr1, k2, kpr2 или параметры, определяемые значениями а, b, с, с1, можно изменять положение центра колебаний на твердом теле.3. By changing the parameters (we mean the mass-inertial parameters of the system M, J; elastic properties k 1 , k pr1 , k 2 , k pr2 or the parameters determined by the values a, b, c, c 1 , it is possible to change the position of the vibration center by solid.

Если соотношение амплитуд колебаний

Figure 00000040
будет изменяться, то взять за исходную позицию положение центра колебаний при
Figure 00000041
можно отменить, что принимая
Figure 00000042
значения -0.9; -0,8…-0.1; -0.001 центр колебаний будет смещаться и совпадет с т. А, когда возникнет режим динамического гашения колебаний по координате
Figure 00000043
If the ratio of vibration amplitudes
Figure 00000040
will change, then take the position of the vibration center as the initial position at
Figure 00000041
you can cancel that taking
Figure 00000042
values -0.9; -0.8 ... -0.1; -0.001 the center of vibrations will shift and coincide with point A, when a mode of dynamic damping of vibrations occurs along the coordinate
Figure 00000043

При движении вправо от положения,

Figure 00000044
предельным случаем будет совпадение центра колебаний с точкой В1, когда по координате
Figure 00000021
реализуется режим динамического гашения.When moving to the right of the position,
Figure 00000044
the limiting case will be the coincidence of the center of vibrations with point B 1 , when the coordinate
Figure 00000021
the dynamic blanking mode is realized.

4. При выборе соотношений в пределах:4. When choosing ratios within:

Figure 00000045
Figure 00000045

Центр колебаний будет находиться за пределами рабочего органа; это будет точка, лежащая на продолжении линии поверхности рабочего органа, параллельно опорной поверхности. Движение рабочего органа, определяемое координатами

Figure 00000046
Figure 00000047
или
Figure 00000048
может интерпретироваться как вращательное движение.The center of vibrations will be outside the working body; this will be a point lying on the extension of the line of the surface of the working body, parallel to the supporting surface. The movement of the working body, determined by coordinates
Figure 00000046
Figure 00000047
or
Figure 00000048
can be interpreted as rotational movement.

На фиг. 4 представлены варианты возможные варианты форм распределения отношения амплитуд колебаний точек рабочего органа в зависимости от расположения центров колебаний.FIG. 4 shows variants of possible variants of the distribution forms of the ratio of the vibration amplitudes of the points of the working body, depending on the location of the vibration centers.

Выше приведенное отображает возможные варианты влияния на распределение параметров колебательных систем, которые могут быть достиг ты при введении в конструктивные схемы вибрационных технологических машин дополнительных динамических связей, создаваемых упругими элементам с регулируемыми параметрами; в данном случае упругими элементами на основе пневмоблоков, соединенных между собой через управляемые дроссели с возможностями изменения параметров жесткости системы в целом при изменении давления в пневмоблоках с помощью компрессора. Формирование динамических состояний может обеспечиваться простейшими средствами изменения параметров вибрации двух точек рабочего органа и простейшими алгоритме расчета.The above shows the possible options for influencing the distribution of the parameters of oscillatory systems, which can be achieved by introducing additional dynamic links, created by elastic elements with adjustable parameters, into the design diagrams of vibration technological machines; in this case, elastic elements based on pneumatic blocks connected to each other through controlled throttles with the ability to change the rigidity parameters of the system as a whole when the pressure in the pneumatic blocks changes with the help of a compressor. The formation of dynamic states can be provided by the simplest means of changing the vibration parameters of two points of the working body and the simplest calculation algorithm.

Предлагаемые подходы могут быть реализованы и в ручных режима настройки.The proposed approaches can be implemented in the manual setting mode.

Используемая литература.Used Books.

1. Копылов Ю.Р. Динамика процессов виброударного упрочнения: монография / Воронеж: ИПЦ «Научная книга», 2011. - 569 с.1. Kopylov Yu.R. Dynamics of vibroimpact hardening processes: monograph / Voronezh: IPC "Scientific book", 2011. - 569 p.

2. Пановко Г.Я. Лекции по основам теории вибрационных машин и технологий. М.: МГТУ им. Баумана, 2008. - 192 с.2. Panovko G.Ya. Lectures on the basics of the theory of vibration machines and technologies. M .: MGTU im. Bauman, 2008 .-- 192 p.

3. Вайсберг Л.А. Вибрационное грохочение сыпучих материалов. Моделирование процессов и технологический расчет грохотов / Л.А. Вайсберг, Л.Г. Рубисов // Механобр. СПБ. 1994. - 45 с.3. Weisberg L.A. Vibrating screening of bulk materials. Modeling of processes and technological calculation of screens / L.A. Weisberg, L.G. Rubisov // Mechanobr. SPB. 1994 .-- 45 p.

4. Елисеев С.В. Прикладной системный анализ и структурное математическое моделирование (динамика транспортных и технологических машин: связность движений, вибрационные взаимодействия, рычажные связи): монография - Иркутск: ИрГУПС, 2018. - 692 с.4. Eliseev S.V. Applied system analysis and structural mathematical modeling (dynamics of transport and technological machines: connectivity of movements, vibrational interactions, linkages): monograph - Irkutsk: IrGUPS, 2018 .-- 692 p.

Claims (2)

1. Устройство настройки, коррекции и формирования динамического состояния вибрационной технологической машины, включающее опорную поверхность, компрессор, вибратор, рабочий стол, упругий элемент, отличающееся тем, что дополнительно вводятся рычажные элементы с обеих сторон рабочего стола, упругодемпферные блоки, расположенные в корпусе, содержащие два блока управления, при помощи которых регулируются управляемые дроссели.1. A device for setting, correcting and forming the dynamic state of a vibration technological machine, including a supporting surface, a compressor, a vibrator, a work table, an elastic element, characterized in that lever elements are additionally introduced on both sides of the work table, elastic damping blocks located in the housing, containing two control units by means of which the controlled throttles are regulated. 2. Способ настройки, коррекции, формирования и управления динамическим состоянием вибрационной технологической машины устройством по п. 1, включающий создание и регулирование вибрацией рабочего стола, отличающийся тем, что колебания рабочего стола регулируют изменением давления в пневмобаллонах и соединенных с ними жестких упругодемпферных блоках по информации, полученной при помощи вибродатчиков.2. A method for setting, correcting, forming and controlling the dynamic state of a vibrating technological machine by the device according to claim 1, including creating and regulating the vibration of the working table, characterized in that the vibrations of the working table are regulated by changing the pressure in the pneumatic bellows and the rigid elastic damping blocks connected to them according to information obtained using vibration sensors.
RU2020134703A 2020-10-21 2020-10-21 Device for setting, adjusting and forming the dynamic state of a vibrating technological machine and a method for its implementation RU2755646C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020134703A RU2755646C1 (en) 2020-10-21 2020-10-21 Device for setting, adjusting and forming the dynamic state of a vibrating technological machine and a method for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020134703A RU2755646C1 (en) 2020-10-21 2020-10-21 Device for setting, adjusting and forming the dynamic state of a vibrating technological machine and a method for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2755646C1 true RU2755646C1 (en) 2021-09-17

Family

ID=77745566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020134703A RU2755646C1 (en) 2020-10-21 2020-10-21 Device for setting, adjusting and forming the dynamic state of a vibrating technological machine and a method for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2755646C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1211494A1 (en) * 1984-03-20 1986-02-15 Институт Машиноведения Им.А.А.Благонравова Systems of vibration isolation with automatic control
US20130292541A1 (en) * 2011-01-11 2013-11-07 Drs Tactical Systems, Inc. Vibration isolating device
RU2532235C2 (en) * 2012-07-11 2014-10-27 Василий Иванович Антипов Vibration transporting machine
KR101750541B1 (en) * 2016-02-05 2017-06-26 윈다스 주식회사 Apparatus for controlling of air cylinder position to stabilize suspension system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1211494A1 (en) * 1984-03-20 1986-02-15 Институт Машиноведения Им.А.А.Благонравова Systems of vibration isolation with automatic control
US20130292541A1 (en) * 2011-01-11 2013-11-07 Drs Tactical Systems, Inc. Vibration isolating device
RU2532235C2 (en) * 2012-07-11 2014-10-27 Василий Иванович Антипов Vibration transporting machine
KR101750541B1 (en) * 2016-02-05 2017-06-26 윈다스 주식회사 Apparatus for controlling of air cylinder position to stabilize suspension system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2710314C1 (en) Method for changing and adjusting the dynamic state of a vibration process machine and a device for realizing said method
JPS5965638A (en) Vibration controller
CN101542411A (en) Seismic isolation control system
RU2475658C2 (en) Control method of stiffness of anti-vibration system, and device for its implementation
RU2755646C1 (en) Device for setting, adjusting and forming the dynamic state of a vibrating technological machine and a method for its implementation
KR101316442B1 (en) Parts feeder
RU2711832C1 (en) Method for control of dynamic state of process vibration machine and device for implementation thereof
RU2751042C1 (en) Device for setting, correcting, forming and controlling dynamic state of vibration technological machine and method for its implementation
RU2693711C2 (en) Vibration process machine dynamic state control device
RU2696506C1 (en) Method of controlling dynamic state of technical object during vibration actions and device for its implementation
RU2756393C1 (en) Device for forming specific modes of the dynamic state of the working organ of a vibrating technological machine and a method for its implementation
RU2734839C1 (en) Vibration process machine dynamic state control device
RU2718177C1 (en) Method of adjusting dynamic state of vibration process machine and device for implementation thereof
RU2695899C1 (en) Method for adjusting vibration amplitude distributions of a vibration table working body and device for its implementation
RU2749987C1 (en) Device for correcting the dynamic state of the working body of vibrating technological machine and method for its implementation
RU2749364C2 (en) A method of forming, adjusting and adjusting the dynamic state of the working bodies of technological vibration machines based on the introduction of additional elastic connections and a device for its implementation
RU2753843C1 (en) Apparatus for forming and controlling the dynamic state of a vibrational technological machine and method for implementation thereof
RU2773825C1 (en) Apparatus for forming vibrational movement of the working medium
Korneev et al. Applications of Control Theory Approaches to Assessing the Dynamical Interactions of Elements of Technical Objects
Czubak Analysis of the new solution of the vibratory conveyor
RU2818983C1 (en) Device for forming vibration field of technological machine and method for its implementation
RU2751169C1 (en) Method for control of the dynamic state of a vibrational technological machine
Eliseev et al. The dynamical condition of the vibration machine: nodes of oscillations, flexural centers, connectivity parameters
RU2604250C2 (en) Method and device for dynamic oscillations suppression
Eliseev et al. Possibilities for regulation of distribution of oscillation amplitudes points of working bodies of technological machines